專利名稱：數(shù)字通信網(wǎng)中的同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)字通信網(wǎng)中數(shù)據(jù)同步的方法與裝置。
在無源光學(xué)網(wǎng)上的電話(TPON)中，來自單一頭端或中央臺(tái)(交換機(jī))的數(shù)據(jù)是作為時(shí)分多路復(fù)用(TDM)數(shù)據(jù)幀流在分支光纖網(wǎng)上在下游方向上“廣播”到通常在客戶房屋中的多個(gè)光學(xué)網(wǎng)單元(ONU)或終端上的。
采用TPON作為例子，測(cè)距是使ONU例如利用時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)協(xié)議能將數(shù)據(jù)向上游傳輸而不受其它ONU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)破壞的已知過程。實(shí)際上測(cè)距補(bǔ)償了ONU與頭端之間傳輸時(shí)間上的差別以防止由來自頭端的請(qǐng)求引起的來自O(shè)NU的數(shù)據(jù)在頭端上的沖突。
在本申請(qǐng)人的歐洲專利EP318332B1中描述了包含測(cè)距過程的數(shù)字通信網(wǎng)中，特別是在TPON中，管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)，通過引用將其內(nèi)容結(jié)合在此。在該專利中所描述的系統(tǒng)中，上游與下游方向上的帶寬是配置成“復(fù)幀”的，包括80個(gè)基本幀(用于攜帶數(shù)據(jù)與內(nèi)務(wù)信息)及兩個(gè)基本幀(測(cè)距時(shí)隙)用于測(cè)距。
在本說明書中，在為了清楚起見必要時(shí)，名詞“幀”與“時(shí)隙”是可以互換地使用的。
在測(cè)距過程中，確定頭端與各ONU之間的往返時(shí)間，并在各ONU上加上可編程的傳輸時(shí)間延遲使得所有ONU實(shí)際上具有相同的往返時(shí)間。通常，該過程需要精確到一個(gè)數(shù)據(jù)位以內(nèi)。
測(cè)距一般采用兩種形式路程測(cè)距與精密測(cè)距。兩種形式的測(cè)距使用專用的測(cè)距時(shí)隙(在TPON中，測(cè)距時(shí)隙代表小于系統(tǒng)可利用的帶寬的2.5％)。路程測(cè)距通常在頭端與ONU之間能開始“在線”數(shù)據(jù)通信之前進(jìn)行。一旦完成了路程測(cè)距，例如對(duì)于TPON達(dá)到50ns的精度，便起動(dòng)使精度達(dá)到5ns(1位周期以內(nèi))以內(nèi)的精確測(cè)距。然后在正?！霸诰€”通信期間繼續(xù)進(jìn)行精確測(cè)距來補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)中的漂移。在本專利說明書的上下文中，“在線”包括通信網(wǎng)的用戶之間有可能用諸如電話、傳真、電視等通信時(shí)?！懊摼€”通信包括諸如通信網(wǎng)的部件之間諸如路程測(cè)距等系統(tǒng)管理通信。諸如采用專用控制信道的精確測(cè)距等系統(tǒng)管理通信在在線操作期間也是可能的。然而，在諸如所需要的ONU或頭端脫線時(shí)，在線通信是不可能的。
實(shí)踐中路程測(cè)距過程通常還包含初始“調(diào)平”過程以便在ONU上建立適當(dāng)?shù)墓夤β始?jí)。為了調(diào)平的目的，響應(yīng)來自頭端的信號(hào)，ONU在低光功率上在一系列測(cè)距時(shí)隙中的每一個(gè)中發(fā)送一個(gè)脈沖，并提高其光功率直到頭端接收到在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的脈沖為止。只在此時(shí)才起動(dòng)路程測(cè)距過程。調(diào)平與測(cè)距的組合能導(dǎo)致同一ONU使用測(cè)距時(shí)隙許多次來調(diào)節(jié)其光功率并得到正確的延時(shí)。為了方便起郵，除非另加說明，對(duì)起動(dòng)時(shí)的路程測(cè)距應(yīng)認(rèn)為包含調(diào)平。
以TPON為例，對(duì)于具有128個(gè)ONU及實(shí)現(xiàn)包含121.95ns的82個(gè)基本幀的10ms持續(xù)時(shí)間復(fù)幀(在各復(fù)幀中只分配給測(cè)距兩個(gè)基本幀)的PON，所有ONU的測(cè)距將占用5.12秒，假定四個(gè)測(cè)距時(shí)隙測(cè)距一個(gè)ONU。雖然5秒左右不算一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間，如果認(rèn)為這一時(shí)間表示網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)間或“靜區(qū)”，可認(rèn)為這是在PON物理重新配置或頭端崩潰之后與可以重新建立通信之前可觀的時(shí)間量。
最近，通過在PON的一條或多條光纖支線中加入光放大級(jí)而擴(kuò)展了PON概念。超級(jí)PON能具有比標(biāo)準(zhǔn)PON遠(yuǎn)得多的工作半徑，并能服務(wù)大約3500個(gè)OUN。
將上述測(cè)距示例的值用來測(cè)距超級(jí)PON，測(cè)距將占用140秒左右。然而在計(jì)入超級(jí)PON的更大工作半徑及因此產(chǎn)生的更大往返延時(shí)時(shí)，實(shí)際上超級(jí)PON的測(cè)距將會(huì)占用長(zhǎng)得多的時(shí)間。事實(shí)上本申請(qǐng)人已揭示測(cè)距超級(jí)PON中所有ONU可占用長(zhǎng)達(dá)一個(gè)小時(shí)，這作為靜區(qū)是完全不能接受的。
按照第一方面，本發(fā)明提供了具有中央臺(tái)及多個(gè)外部臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)，中央臺(tái)可用下述模式操作
第一“在線”模式，以包含一個(gè)測(cè)距幀及多個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)將信號(hào)傳輸給外部臺(tái)，以及第二“脫線”模式，在等于第一模式幀結(jié)構(gòu)的持續(xù)時(shí)間的任何時(shí)段內(nèi)包含一個(gè)以上測(cè)距幀將信號(hào)傳輸給外部臺(tái)。
本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，初始調(diào)平與測(cè)距可在第二模式中進(jìn)行，其中網(wǎng)絡(luò)不限于每n個(gè)時(shí)隙只使用一個(gè)測(cè)距時(shí)隙(如上述示例中，其中測(cè)距時(shí)隙由兩個(gè)基本幀表示而n表示80個(gè)基本幀，結(jié)果只利用四十分之一的可利用的幀時(shí)間)。實(shí)際上存在著中央臺(tái)與外部臺(tái)之間的測(cè)距信號(hào)的快速交換，結(jié)果在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要測(cè)距的情況下，網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)間得以降低到最小。在本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施例中，采用上述示例作為基礎(chǔ)，在第二模式中復(fù)幀的80個(gè)基本幀被40個(gè)測(cè)距幀所取代，表示測(cè)距整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間降低到四十分之一(這便是說，可以在大約128ms中完成測(cè)距)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要測(cè)距的一個(gè)例子是在PON或超級(jí)PON中當(dāng)一個(gè)頭端故障而需要將一個(gè)備用頭端“接入”時(shí)。
本發(fā)明引入快速或“起動(dòng)”測(cè)距的概念，其中在能夠開始通信之前測(cè)距所有ONU或?qū)嶋H上其它類型的外部臺(tái)。顯然，這一概念不限于TPON，而可以應(yīng)用到快速起動(dòng)測(cè)距是必要的任何形式的廣播通信網(wǎng)上。
在較佳實(shí)施例中，在第二模式中，測(cè)距幀至少具有等于中央臺(tái)與任何外部臺(tái)之間的最大傳輸延時(shí)的時(shí)間周期。
作為替代，測(cè)距幀可具有至少等于最近與最遠(yuǎn)(用傳輸延時(shí)表示)外部臺(tái)與固定點(diǎn)之間的差分傳輸延時(shí)的時(shí)間周期。這樣便可減少測(cè)距時(shí)隙的時(shí)間周期從而增加每一固定時(shí)段中的測(cè)距時(shí)隙的數(shù)目，因而可以更快地測(cè)距整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，傳輸路徑是由PON提供的。通常PON的支線包括光纖傳輸線，而分裂則是用m∶n無源分光器提供的。m∶n分光器勝過1∶n分光器的優(yōu)點(diǎn)在于多個(gè)(m個(gè))輸入允許一個(gè)或多個(gè)備用頭端，它改進(jìn)了總體網(wǎng)絡(luò)彈性。此外，一條或多條光纖支線可包含光放大裝置，諸如光纖放大器。這種放大延伸了光學(xué)網(wǎng)的工作半徑與/或分裂能力。
熟悉數(shù)字通信技術(shù)的人員將會(huì)理解，如上所述，本發(fā)明涉及具有一個(gè)或多個(gè)以數(shù)據(jù)幀或時(shí)隙將數(shù)據(jù)廣播給多個(gè)外部臺(tái)的任何類型的通信網(wǎng)。這種網(wǎng)一般可能稱作“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”通信網(wǎng)。例如，測(cè)距方法可應(yīng)用在同步衛(wèi)星上，它在時(shí)隙中將下游數(shù)據(jù)廣播給多個(gè)地面站，而各地面站則需要在特定時(shí)隙中向上游發(fā)送數(shù)據(jù)。在在線通信能開始之前，將要求本實(shí)例中的起動(dòng)測(cè)距在各地面站與衛(wèi)星之間建立各自的傳輸延時(shí)，隨后將以正常方式用精確測(cè)距來補(bǔ)償衛(wèi)星位置的微小改變。這一實(shí)例中的傳輸路徑明顯地為通過空間與地球大氣的視線路徑。類似地，本發(fā)明可應(yīng)用在包含單個(gè)地面站與多個(gè)衛(wèi)星的情況中。
顯然本發(fā)明也可應(yīng)用在諸如星形光學(xué)網(wǎng)等其它無源光學(xué)網(wǎng)配置、及諸如同軸或銅線傳輸網(wǎng)等電網(wǎng)絡(luò)、或者網(wǎng)絡(luò)或傳輸介質(zhì)類型的其它可能組合上。
在本發(fā)明的一種形式中，一個(gè)頭端與諸如中繼器等多個(gè)中間臺(tái)通信，而中間臺(tái)負(fù)責(zé)它們各自的諸如ONU等外部臺(tái)組的測(cè)距。在這一情況中，在本發(fā)明的意義內(nèi)，中間臺(tái)對(duì)于它們獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)中的外部臺(tái)，各自作為中央臺(tái)工作。這種類型的系統(tǒng)在本申請(qǐng)人的共有未決歐洲專利申請(qǐng)95308676.9中加以描述，通過引用將其內(nèi)容包含在此。
按照第二方面，本發(fā)明提供了在具有一個(gè)中央臺(tái)與多個(gè)外部臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)中測(cè)距外部臺(tái)的方法，所述中央臺(tái)可以下述模式操作在第一“在線”模式中，以包含一個(gè)測(cè)距幀及多個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)傳輸信號(hào)，所述測(cè)距方法包括下述步驟a)中央臺(tái)傳輸?shù)谝恍盘?hào)給外部臺(tái)來起動(dòng)測(cè)距，及作為響應(yīng)；b)外部臺(tái)在基準(zhǔn)時(shí)間上傳輸?shù)诙盘?hào)給中央臺(tái)，然后；c)中央臺(tái)傳輸?shù)谌盘?hào)給外部臺(tái)，指示應(yīng)用在以后從外部臺(tái)對(duì)中央臺(tái)的傳輸上的相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間的提前或延時(shí)，其特征在于該中央臺(tái)還能在第二“脫線”模式中操作，以便在等于第一模式幀結(jié)構(gòu)的持續(xù)時(shí)間的任何時(shí)間內(nèi)傳輸包含一個(gè)以上測(cè)距幀的信號(hào)，以及在于所述測(cè)距步驟是在中央臺(tái)的第二操作模式中執(zhí)行的。
下面只以示例的方式及參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1為說明先進(jìn)的PON的結(jié)構(gòu)的圖；圖2為表示圖1的先進(jìn)PON的方框圖；圖3為說明圖1中先進(jìn)PON的單個(gè)ONU的起動(dòng)測(cè)距的流水作業(yè)性質(zhì)的定時(shí)圖；以及圖4示出從頭端到ONU的實(shí)現(xiàn)起動(dòng)測(cè)距的數(shù)據(jù)序列。
下面的描述考慮先進(jìn)的PON的按照本發(fā)明的起動(dòng)測(cè)距過程。
熟悉本技術(shù)的人員理解起動(dòng)測(cè)距是與如何管理隨后的在線數(shù)據(jù)通信無關(guān)的。例如，在線通信可以是象上面引用的本申請(qǐng)人的歐洲專利中所描述的那樣管理的TPON，或者可以是如本申請(qǐng)人的授權(quán)的歐洲專利337619B1中所描述的基于異步傳輸模式的PON(APON)。
圖1示出可在其中實(shí)現(xiàn)起動(dòng)測(cè)距的先進(jìn)PON的示意圖。網(wǎng)絡(luò)利用平行的上游與下游單工路徑實(shí)現(xiàn)全雙工通信。采用分開的上游與下游路徑是對(duì)全雙工通信技術(shù)最簡(jiǎn)單的解決方法，由于這在上游與下游信道之間沒有交擾。然而，與諸如WDM(波分復(fù)用)布置等其中上游與下游信道在不同波長(zhǎng)上在相反方向上在同一光纖上行進(jìn)的單一光纖相比，采用平行網(wǎng)絡(luò)無疑會(huì)由于在PON中需要雙倍的光纖量而導(dǎo)致額外的成本。
本先進(jìn)PON包括頭端10、饋線網(wǎng)11、分配網(wǎng)13及客戶ONU15，為了簡(jiǎn)明起見只示出ONU之一。饋線網(wǎng)11包括分別用12與14標(biāo)記的下游與上游饋線，它們延伸到PON的工作半徑。在饋線網(wǎng)11中包含光放大器16及中繼器18，以使PON具有大的分裂，潛在地達(dá)到數(shù)千個(gè)ONU，及長(zhǎng)的工作半徑，潛在地延伸到數(shù)百公里。
下游放大器16為已知類型的摻鉺光纖放大器。利用上游中的數(shù)字中繼器18來降低上游傳輸?shù)脑肼暋Ｏ掠螖?shù)據(jù)傳送為TDM(時(shí)分復(fù)用)信號(hào)，而上游數(shù)據(jù)傳送為將數(shù)據(jù)分成分組的TDMA(時(shí)分多址聯(lián)接)。
圖2示出在PON頭端10及在單個(gè)ONU15中用于起動(dòng)測(cè)距的功能元件的方框圖。頭端10包括三個(gè)部件，即上游部件20、測(cè)距控制部件22及下游部件24。
上游部件包括光接收機(jī)206及連接在該光接收機(jī)上的信號(hào)分離器204。光接收機(jī)206接收來自O(shè)NU15的上游光數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。將電信號(hào)傳遞給信號(hào)分離器204，后者分離來自不同ONU的數(shù)據(jù)信道。
測(cè)距控制部件22包括測(cè)距控制器224，連接在其上的有計(jì)數(shù)器226及測(cè)距脈沖檢測(cè)器222。將來自信號(hào)分離器204的多路分離的信號(hào)傳遞給頭端10的測(cè)距控制部件22中的測(cè)距脈沖檢測(cè)器222。在初始起動(dòng)測(cè)距期間，所接收的唯一數(shù)據(jù)為來自O(shè)NU的測(cè)距脈沖，從而檢測(cè)器222只須能檢測(cè)電脈沖。例如，它可以是簡(jiǎn)單的觸發(fā)電路。
將測(cè)距脈沖檢測(cè)器222在接收到測(cè)距脈沖時(shí)生成的檢測(cè)信號(hào)傳遞給測(cè)距控制器224。測(cè)距控制器224還接收來自計(jì)數(shù)器226的計(jì)時(shí)信號(hào)。
下游部件24包含多路復(fù)用器242及連接在多路復(fù)用器242上的激光發(fā)射機(jī)244。多路復(fù)用器還連接在測(cè)距控制器224上。多路復(fù)用器組合來自干線網(wǎng)(未示出)的下游電數(shù)據(jù)信道及從測(cè)距控制器224接收的電測(cè)距控制信道。激光發(fā)射機(jī)244作為光信號(hào)向下游發(fā)射電多路復(fù)用信號(hào)。
ONU15包括三個(gè)部件，它們實(shí)際上類似于頭端10中的部件。這三個(gè)部件為下游部件26、測(cè)距控制部件28及上游部件29。
ONU下游部件26包含光接收機(jī)262、連接在光接收機(jī)262上的信號(hào)分離器264、連接在信號(hào)分離器264上的幀字對(duì)齊檢測(cè)器266及連接在幀字對(duì)齊檢測(cè)器266并同時(shí)連接在信號(hào)分離器264上的測(cè)距信道選擇器268。
將來自光接收機(jī)262的光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳遞給信號(hào)分離器264。將分離后的信號(hào)傳遞給幀對(duì)齊字檢測(cè)器266，后者識(shí)別出在所有下游通信中由頭端10生成的幀對(duì)齊信道中的幀對(duì)齊字。測(cè)距信號(hào)選擇器268從分離的信號(hào)中選擇由頭端測(cè)距控制器224生成的測(cè)距控制信道，由于測(cè)距信道相對(duì)于幀對(duì)齊信道的位置是編程的測(cè)距信道選擇器中的預(yù)定關(guān)系，便使這一選擇成為可能。
測(cè)距控制部件28包括連接在測(cè)距信道選擇器268上的測(cè)距控制器284、與測(cè)距控制器264連接的計(jì)數(shù)器282及連接在計(jì)數(shù)器282與測(cè)距控制器284兩者上的測(cè)距脈沖發(fā)生器286。
在ONU測(cè)距控制部件28中，測(cè)距控制器284接收選擇的測(cè)距信道中的測(cè)距信息。測(cè)距控制器284控制連接在計(jì)數(shù)器282上的計(jì)數(shù)器復(fù)位線285。計(jì)數(shù)器282是與頭端計(jì)數(shù)器226同步的。利用檢測(cè)下游數(shù)據(jù)信號(hào)中的位反相的簡(jiǎn)單電路(未示出)來達(dá)到同步。測(cè)距脈沖發(fā)生器286受測(cè)距控制器284的控制，并從計(jì)數(shù)器282接收其計(jì)時(shí)，如下面所述。
ONU上游部件26包括連接在分組器(未示出)與測(cè)距脈沖發(fā)生器286上的多路復(fù)用器264及連接在多路復(fù)用器上的激光發(fā)射機(jī)262。
在ONU上游部件29中，多路復(fù)用器294組合測(cè)距脈沖發(fā)生器286提供的測(cè)距脈沖與來自分組器(未示出)的上游數(shù)據(jù)信道。由激光發(fā)射機(jī)292向上游傳輸數(shù)據(jù)。
計(jì)數(shù)器226與282在它們累計(jì)或計(jì)數(shù)時(shí)間期間配置成具有相等的固定計(jì)數(shù)周期。在每一個(gè)周期開始時(shí)，將計(jì)數(shù)器復(fù)位到零。將固定周期設(shè)置成至少與頭端10與ONU15之間的最大往返延時(shí)一樣大。例如，對(duì)于300公里超級(jí)PON的最大往返延時(shí)為3ms，在這一情況中將兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)周期設(shè)定為3ms。通常，兩個(gè)計(jì)數(shù)器從同步整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)時(shí)鐘(未示出)取得它們的定時(shí)。然而，系統(tǒng)時(shí)鐘在比計(jì)數(shù)器所要求的高得多的位速率上運(yùn)行，例如高達(dá)1.2Gbit/s的計(jì)數(shù)上，其中n為一整數(shù)值。
每個(gè)周期的計(jì)數(shù)次數(shù)確定起動(dòng)測(cè)距過程的精度。例如，每一周期125000次計(jì)數(shù)使起動(dòng)測(cè)距精度達(dá)到16位(假定2Mbit/s測(cè)距信道)，在這一情況中n的值為9600。
下面參照?qǐng)D3中的定時(shí)圖描述起動(dòng)測(cè)距過程的一個(gè)示例。圖3中，并未按照比例，假定頭端與ONU計(jì)數(shù)器226與282是同步的但并不互相同相。
為了簡(jiǎn)單起見，將采用每一周期100次計(jì)數(shù)的任意計(jì)數(shù)周期來展示如何達(dá)到起動(dòng)測(cè)距。
在點(diǎn)A上(圖3中)，頭端測(cè)距控制器224將要在下游多路復(fù)用信號(hào)中轉(zhuǎn)交給ONU15的一個(gè)測(cè)距控制信號(hào)(其形式在下面更詳細(xì)地描述)發(fā)送給頭端10的下游部件24。
ONU15中的光接收機(jī)292接收該多路復(fù)用的信號(hào)。測(cè)距信道選擇器268抽取該測(cè)距控制信號(hào)并將其提交給ONU測(cè)距控制器284，后者在點(diǎn)B上接收該信號(hào)。
測(cè)距控制信號(hào)將ONU測(cè)距控制器284設(shè)定到其測(cè)距模式中。
ONU測(cè)距控制器284指令測(cè)距脈沖發(fā)生器286經(jīng)由ONU15的上游部件29返回一個(gè)測(cè)距脈沖給頭端10。測(cè)距脈沖發(fā)生器286等待計(jì)數(shù)器282的下一次復(fù)位(或零計(jì)數(shù))，并在點(diǎn)C上生成要傳輸給頭端10的測(cè)距脈沖。
在收到測(cè)距脈沖時(shí)，測(cè)距脈沖檢測(cè)器222在點(diǎn)D上發(fā)信號(hào)通知測(cè)距控制器224測(cè)距脈沖已經(jīng)到達(dá)。
測(cè)距控制器224將脈沖的到達(dá)(點(diǎn)D)與來自計(jì)數(shù)器226的計(jì)數(shù)值C關(guān)聯(lián)。計(jì)數(shù)值l在點(diǎn)D上等于ONU15的傳輸必須延時(shí)以保證在計(jì)數(shù)器282的零計(jì)數(shù)值上從ONU發(fā)送的脈沖在計(jì)數(shù)器226的零計(jì)數(shù)值上到達(dá)頭端10的計(jì)數(shù)數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)這一延時(shí)，頭端測(cè)距控制器224在點(diǎn)E上提供一要傳輸給ONU測(cè)距控制器284的報(bào)文，該報(bào)文通知ONU測(cè)距控制器延時(shí)上游傳輸適當(dāng)?shù)闹祃。
在點(diǎn)F上ONU測(cè)距控制器284接收到來自頭端測(cè)距控制器224的報(bào)文。在點(diǎn)G上下一次計(jì)數(shù)器282應(yīng)復(fù)位到零，測(cè)距控制器284發(fā)信號(hào)給計(jì)數(shù)器282復(fù)位到計(jì)數(shù)值l，從而提供計(jì)數(shù)延時(shí)l。
這樣，下一次在點(diǎn)H上計(jì)數(shù)器282的計(jì)數(shù)值零上由ONU15傳輸?shù)臏y(cè)距脈沖應(yīng)在點(diǎn)I上頭端計(jì)數(shù)器226也在零上到達(dá)起點(diǎn)10。
按照上述測(cè)距過程，300公里的超級(jí)PON中的ONU能在小到12ms中加以測(cè)距。
對(duì)于3500個(gè)ONU，只須30秒多便能全部測(cè)距(忽略調(diào)平)。
實(shí)際上，不能假定系統(tǒng)是無噪聲的，而應(yīng)執(zhí)行檢驗(yàn)。這可能將單個(gè)ONU的測(cè)距周期延長(zhǎng)到15ms，將全部測(cè)距時(shí)間增加到剛好一分鐘以下。為了在這一時(shí)間中完成測(cè)距，需要全部可利用的上游帶寬，即在上游不能傳輸數(shù)據(jù)通信量。
圖4示出頭端發(fā)動(dòng)起動(dòng)測(cè)距所廣播的信息。應(yīng)記住不在進(jìn)行在線數(shù)據(jù)交換，并且PON中的所有ONU都在備用模式中，“收聽”來自頭端的廣播。
測(cè)距控制器生成的信息包括含有ONU地址的一個(gè)兩字節(jié)字段50，該地址標(biāo)識(shí)要測(cè)距的ONU，以及所有ONU都識(shí)別為“起動(dòng)測(cè)距”控制命令的一個(gè)兩字節(jié)字段52。所有ONU都接收這一廣播信息，但只有在地址字段中標(biāo)識(shí)的那個(gè)ONU用返回一個(gè)測(cè)距脈沖來應(yīng)答。發(fā)送過ONU地址與測(cè)距命令之后，頭端10等待一個(gè)返回信號(hào)。等待時(shí)間稱作空閑時(shí)間54，因?yàn)轭^端不做任何事情，當(dāng)然除非在預(yù)定的“故障”時(shí)間內(nèi)沒有出現(xiàn)應(yīng)答。
在收到測(cè)距脈沖時(shí)，頭端測(cè)距控制224計(jì)算需要的延時(shí)量，然后在另一個(gè)兩在收到測(cè)距脈沖時(shí)，頭端測(cè)距控制器224計(jì)算需要的延時(shí)量，然后在另一個(gè)兩字節(jié)地址字段56中尋址同一ONU，56后面跟隨包含以計(jì)數(shù)次數(shù)表示的延時(shí)l的一個(gè)兩字節(jié)復(fù)位值字段58。可對(duì)于同一ONU重復(fù)測(cè)距過程以檢驗(yàn)已達(dá)到正確的計(jì)數(shù)器對(duì)準(zhǔn)。
一旦頭端10實(shí)現(xiàn)已測(cè)出ONU的距離，便尋址下一個(gè)ONU。
當(dāng)已經(jīng)成功地起動(dòng)測(cè)距所有ONU時(shí)，如果需要，便可進(jìn)行精確測(cè)距及包括精確校正性測(cè)距的在線數(shù)據(jù)通信，例如在上面引用的本申請(qǐng)人的歐洲專利EP 318332B1中所描述的。
雖然圖2表示適合于按照本發(fā)明的起動(dòng)測(cè)距的系統(tǒng)，頭端上游與下游部件20與24以及ONU下游與上游部件26與28既用于起動(dòng)測(cè)距，也用于隨后的脫線與在線通信。然而除了計(jì)數(shù)器282以外，測(cè)距控制部件22與28基本上只用于起動(dòng)測(cè)距目的。測(cè)距控制器224與284可在適當(dāng)?shù)目删幊逃?jì)算機(jī)中的軟件中實(shí)現(xiàn)。然而，所包含的通信的高速度(雖然不如主上游與下游數(shù)據(jù)速率那樣高)通常保證使用定制的硬件電路的正確性。
計(jì)數(shù)器282具有對(duì)ONU中的上游調(diào)度器(未示出)的進(jìn)一步連接(未示出)。一旦完成了起動(dòng)測(cè)距，上游調(diào)度器便接收與諸如精確測(cè)距等其它測(cè)距組合在一起的來自計(jì)數(shù)器282的計(jì)數(shù)值。調(diào)度器緩沖存儲(chǔ)上游數(shù)據(jù)并將其提交給多路復(fù)用器294以便在正確的時(shí)間向上游傳輸。通常，各ONU不同地從計(jì)數(shù)器282的零計(jì)數(shù)起的固定偏移量上將數(shù)據(jù)向上游發(fā)送。各ONU的偏移量是由頭端確定的。
上述方法與裝置反映了如何可以達(dá)到起動(dòng)測(cè)距的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例。熟悉本技術(shù)的人員可使說明書中的教導(dǎo)適應(yīng)本發(fā)明的許多變型而不越出本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。例如，可利用來自頭端的同步基準(zhǔn)信號(hào)來達(dá)到同步，而不是依靠用頭端計(jì)數(shù)器來同步ONU計(jì)數(shù)器的需求。然而，確信本說明書反映了完成起動(dòng)測(cè)距的最簡(jiǎn)單方法之一。
熟悉本技術(shù)的人員將理解，雖然起動(dòng)測(cè)距的上述實(shí)例是對(duì)包含PON的數(shù)字通信網(wǎng)特定的，但說明書中所詳細(xì)描述的起動(dòng)測(cè)距概念可應(yīng)用于包含向多個(gè)外部臺(tái)廣播信息的中央臺(tái)的任何形式的網(wǎng)絡(luò)，其中外部臺(tái)與中央臺(tái)的通信是對(duì)采用起動(dòng)測(cè)距的初始同步敏感的。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)中央臺(tái)及多個(gè)外部臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)，該中央臺(tái)可在下列模式中操作第一‘在線’模式，以包含一個(gè)測(cè)距幀及多個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)傳輸信號(hào)給外部臺(tái)，以及第二‘脫線’模式，將在等于第一模式幀結(jié)構(gòu)的持續(xù)時(shí)間的任何時(shí)段內(nèi)包含一個(gè)以上測(cè)距幀的信號(hào)傳輸給外部臺(tái)。
2.按照權(quán)利要求1的通信網(wǎng)，其中該第一模式幀結(jié)構(gòu)為包含多個(gè)基本幀的復(fù)幀，將少于該多個(gè)基本幀一半的幀接連地配置為所述一個(gè)測(cè)距幀。
3.按照前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的通信網(wǎng)，其中該第二模式幀結(jié)構(gòu)包括接連的測(cè)距幀。
4.按照前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的通信網(wǎng)，其中所述第二模式中的所有測(cè)距幀具有至少等于從中央臺(tái)到任何外部臺(tái)與回到中央臺(tái)的最長(zhǎng)往返延時(shí)的持續(xù)時(shí)間。
5.按照權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)的通信網(wǎng)，其中所述第二模式中的所有測(cè)距幀具有至少等于從網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)固定點(diǎn)到最近的外部臺(tái)再回來與從網(wǎng)絡(luò)中的該固定點(diǎn)到最遠(yuǎn)的外部臺(tái)再回來的往返延時(shí)之間的差的持續(xù)時(shí)間。
6.按照前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的通信網(wǎng)，其中該中央臺(tái)包括一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，其中該計(jì)數(shù)器每個(gè)周期的計(jì)數(shù)數(shù)目確定第二模式中的各測(cè)距幀的持續(xù)時(shí)間。
7.按照權(quán)利要求6的通信網(wǎng)，其中各外部臺(tái)包含一個(gè)配置用于在與中央臺(tái)中的計(jì)數(shù)器相同的頻率及以相同的計(jì)數(shù)數(shù)目循環(huán)的循環(huán)計(jì)數(shù)器。
8.配置用于在按照前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)中使用的中央臺(tái)。
9.配置用于在按照前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)中使用的外部臺(tái)。
10.一種具有一個(gè)中央臺(tái)及多個(gè)外部臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)，該中央臺(tái)可以脫線測(cè)距目的進(jìn)行操作，將比在線通信期間相同的周期中傳輸給外部臺(tái)的測(cè)距幀傳輸給外部臺(tái)。
11.一種在具有一個(gè)中央臺(tái)及多個(gè)外部臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)中測(cè)距外部臺(tái)的方法，所述中央臺(tái)可在下述模式中操作第一‘在線’模式，以包含一個(gè)測(cè)距幀及多個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)傳輸信號(hào)，所述測(cè)距方法包括下述步驟a)中央臺(tái)發(fā)送第一信號(hào)到外部臺(tái)以發(fā)動(dòng)測(cè)距，及作為應(yīng)答；b)外部臺(tái)在基準(zhǔn)時(shí)間上發(fā)送第二信號(hào)給中央臺(tái)，然后；c)中央臺(tái)發(fā)送第三信號(hào)給外部臺(tái)，指示相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間要提供給從外部臺(tái)到中央臺(tái)的后續(xù)傳輸上的提前或延時(shí)，其特征在于中央臺(tái)還可在第二‘脫線’模式中操作，在等于第一模式幀結(jié)構(gòu)的持續(xù)時(shí)間的任何周期內(nèi)發(fā)送包含一個(gè)以上測(cè)距幀的信號(hào)，及在于所述測(cè)距步驟是在中央臺(tái)的第二模式操作中執(zhí)行的。
12.一種建立‘在線’通信之前在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)中測(cè)距外部臺(tái)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)中央臺(tái)及多個(gè)外部臺(tái)，所述方法包括該中央臺(tái)在所述測(cè)距期間執(zhí)行比任何給定持續(xù)時(shí)間的‘在線’通信中生成的更多的測(cè)距操作。
13.一種在數(shù)字通信網(wǎng)中測(cè)距外部臺(tái)的方法，該網(wǎng)絡(luò)在中央臺(tái)與多個(gè)外部臺(tái)之間包括多條傳輸路徑，其中外部臺(tái)與中央臺(tái)之間基本上所有上游帶寬都可利用來測(cè)距。
14.如權(quán)利要求13中的測(cè)距方法，其中基本上所有上游帶寬都分裂成測(cè)距時(shí)隙流，各時(shí)隙具有至少等于中央臺(tái)與任何外部臺(tái)之間的最大傳輸延時(shí)的一個(gè)周期。
15.如權(quán)利要求13中的測(cè)距方法，其中基本上所有上游帶寬都分裂成測(cè)距時(shí)隙流，各時(shí)隙具有至少等于最近的與最遠(yuǎn)的外部臺(tái)與一個(gè)固定點(diǎn)之間的差分傳輸延時(shí)的一個(gè)周期。
16.如權(quán)利要求13至15中任何一項(xiàng)中所要求的測(cè)距方法，包括初始調(diào)平級(jí)。
17.如權(quán)利要求13至16中任何一項(xiàng)中所要求的測(cè)距方法，其中的傳輸介質(zhì)包括無源光學(xué)網(wǎng)。
18.如權(quán)利要求17中的測(cè)距方法，其中該無源光學(xué)網(wǎng)的至少一條光纖支線包括光放大裝置。
19.如權(quán)利要求18中的測(cè)距方法，其中所述光放大裝置包括光纖放大器。
20.一種在中央臺(tái)與多個(gè)外部臺(tái)之間包括多條傳輸路徑的通信網(wǎng)，其中該網(wǎng)絡(luò)在起動(dòng)時(shí)按照權(quán)利要求13至19中任何一項(xiàng)被加以測(cè)距。
21.一種按照權(quán)利要求13至19中任何一項(xiàng)的方法測(cè)距的無源光學(xué)網(wǎng)中的光學(xué)網(wǎng)單元。
22.一種測(cè)距數(shù)字通信網(wǎng)中的外部臺(tái)的方法，該網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)中央臺(tái)與多個(gè)外部臺(tái)之間的多條傳輸路徑，該方法包括下述步驟a、從中央臺(tái)向給定的外部臺(tái)傳輸?shù)谝恍盘?hào)，以使該外部臺(tái)在基準(zhǔn)時(shí)間上返回第二信號(hào)給中央臺(tái)；b、在中央臺(tái)上接收該第二信號(hào)，確定第二信號(hào)的實(shí)際接收時(shí)間與要求的接收時(shí)間之間的時(shí)間差，及生成用于導(dǎo)致外部臺(tái)改變所述基準(zhǔn)時(shí)間使得來自該外部臺(tái)的后續(xù)信號(hào)在要求的時(shí)間上到達(dá)的第三信號(hào)，其中為網(wǎng)絡(luò)中的所有外部臺(tái)重復(fù)所述步驟，及基本上各給定外部臺(tái)與中央臺(tái)之間的所有上游帶寬都可利用來測(cè)距。
23.按照權(quán)利要求22的方法，其中基本上所有上游帶寬配置成等周期的上游測(cè)距時(shí)隙的流。
24.按照權(quán)利要求22或23之一的方法，其中所述基準(zhǔn)時(shí)間是與在接收到來自中央臺(tái)的信號(hào)之后出現(xiàn)的下一上游測(cè)距時(shí)隙的開始重合的。
25.按照權(quán)利要求22至24中任何一項(xiàng)的方法，其中所述基準(zhǔn)時(shí)間是通過將上游測(cè)距時(shí)隙的相位移位等于第二信號(hào)的實(shí)際接收時(shí)間與要求的接收時(shí)間之間的時(shí)間差的量而改變的。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其中與外部臺(tái)關(guān)聯(lián)的循環(huán)計(jì)數(shù)器確定時(shí)隙的周期與相位，其中該計(jì)數(shù)器周期的開始是與時(shí)隙的開始重合的，并且計(jì)數(shù)器周期等于時(shí)隙的周期。
27.按照權(quán)利要求26的方法，其中與該中央臺(tái)關(guān)聯(lián)的循環(huán)計(jì)數(shù)器配置用于以等于上游測(cè)距時(shí)隙周期的周期循環(huán)。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其中基準(zhǔn)時(shí)間的改變是通過相對(duì)于與中央臺(tái)關(guān)聯(lián)的循環(huán)計(jì)數(shù)器的相位來改變與外部臺(tái)關(guān)聯(lián)的循環(huán)計(jì)數(shù)器的相位而實(shí)現(xiàn)的，使得在上游測(cè)距時(shí)隙開始時(shí)從外部臺(tái)發(fā)送的信號(hào)在與中央臺(tái)關(guān)聯(lián)的循環(huán)時(shí)鐘的周期開始時(shí)到達(dá)中央臺(tái)。
29.一種數(shù)字通信網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)中央臺(tái)與多個(gè)外部臺(tái)之間的多條傳輸路徑，其中為了建立中央臺(tái)與各外部臺(tái)之間的同步，該中央臺(tái)包括用于將第一信號(hào)傳輸給給定外部臺(tái)的裝置；以及響應(yīng)來自該外部臺(tái)的第二信號(hào)的接收時(shí)間以計(jì)算第二信號(hào)的延時(shí)，及用于將表示該延時(shí)的第三信號(hào)傳輸給該外部臺(tái)的裝置，以及各外部臺(tái)包括響應(yīng)所述第一信的接收在基準(zhǔn)時(shí)間上傳輸所述第二信號(hào)的裝置；以及響應(yīng)所述第三信號(hào)將所述基準(zhǔn)時(shí)間改變等于所述延時(shí)的量的裝置，其中該網(wǎng)絡(luò)在使用中配置用于使外部臺(tái)與中央臺(tái)之間基本上所有上游帶寬都能利用于測(cè)距的目的。
全文摘要
在包括連接頭端(10)與多個(gè)光學(xué)網(wǎng)單元(15)的分支無源光學(xué)網(wǎng)(11,13)的數(shù)字通信網(wǎng)中,在網(wǎng)絡(luò)需要從開始初始化時(shí)通過測(cè)距來同步所有光學(xué)網(wǎng)單元與頭端(10)占用的時(shí)間最少。這是通過使網(wǎng)絡(luò)(14)上游方向上的所有帶寬都可利用于路程測(cè)距的目的來達(dá)到的。一旦測(cè)定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的距離,便可使帶寬以正常方式利用于組合的數(shù)據(jù)通信與操作及管理功能。
文檔編號(hào)H04J3/00GK1189267SQ9619510
公開日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月27日
發(fā)明者約翰·艾倫·奎爾 申請(qǐng)人:英國(guó)電訊有限公司